Структура канального рівня

Канальний рівень.

У 1980 році в інституті IEEE був організований "Комітет 802 по стандартизації локальних мереж", у результаті роботи якого було прийняте сімейство стандартів IEEE 802.х, що містять рекомендації для проектування нижніх рівнів локальних мереж. Пізніше результати його роботи лягли в основу комплексу міжнародних стандартів ISO 8802-1...5. Ці стандарти були створені на основі дуже розповсюджених фірмових стандартів мереж Ethernet, ArcNet і Token Ring.

(Крім IEEE у роботі зі стандартизації протоколів локальних мереж брали участь і інші організації. Так для мереж, що працюють на оптоволокні, американським інститутом по стандартизації ANSI був розроблений стандарт FDDI, що забезпечує швидкість передачі даних 100 Мб/с. Роботи зі стандартизації протоколів ведуться також асоціацією ECMA (European Computer Manufacturers Association), що прийняті стандарти ECMA-80, 81, 82 для локальної мережі типу Ethernet і згодом стандарти ECMA-89, 90 по методу передачі маркера.)

Стандарти сімейства IEEE 802.x охоплюють тільки два нижніх рівні семирівневої моделі OSI - фізичний і канальний. Це пов'язано з тим, що саме ці рівні найбільшою мірою відбивають специфіку локальних мереж. Старші ж рівні, починаючи з мережного, у значній мірі мають загальні риси як для локальних, так і для глобальних мереж.

Специфіка локальних мереж знайшла також своє відображення в поділі канального рівня на два підрівні:

· підрівень керування доступом до середовища (Media Access Control, MAC)

· підрівень контролю логічного каналу (Logical Link Control, LLC).

MAC-рівень з'явився через існування в локальних мережах поділюваного середовища передачі даних. Саме цей рівень забезпечує коректне спільне використання загального середовища, надаючи його відповідно до визначеного алгоритму в розпорядження тієї або іншої станції мережі. Після того, як доступ до середовища отриманий, нею може користуватися наступний підрівень, що організує надійну передачу логічних одиниць даних - кадрів інформації. У сучасних локальних мережах одержали поширення кілька протоколів MAC-рівня, що реалізують різні алгоритми доступу до поділюваного середовища. Ці протоколи цілком визначають специфіку таких технологій як Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN.

Рівень LLC відповідає за достовірну передачу кадрів даних між вузлами, а також реалізує функції інтерфейсу з прилягаючим до нього мережним рівнем. Для рівня LLC також існує кілька варіантів протоколів, що відрізняються наявністю або відсутністю на цьому рівні процедур відновлення кадрів у випадку їхньої втрати або перекручування, тобто транспортних послуг, що відрізняються якістю, цього рівня.

Протоколи рівнів MAC і LLC взаємно незалежні - кожен протокол MAC-рівня може застосовуватися з будь-яким типом протоколу LLC-рівня і навпаки.

Стандарт IEEE 802 містить кілька розділів:

· У розділі 802.1 приводяться основні поняття і визначення, загальні характеристики і вимоги до локальних мереж.

· Розділ 802.2 визначає підрівень керування логічним каналом LLC.

· Розділи 802.3 - 802.5 регламентують специфікації різних протоколів підрівня доступу до середовища MAC і їхній зв'язок з рівнем LLC:

· стандарт 802.3 описує колективний доступ із упізнанням несучої і виявленням конфліктів (Carrier sense multiple access with collision detection - CSMA/CD), прототипом якого є метод доступу стандарту Ethernet;

· стандарт 802.4 визначає метод доступу до шини з передачею маркера (Token bus network), прототип - ArcNet;

· стандарт 802.5 описує метод доступу до кільця з передачею маркера (Token ring network), прототип - Token Ring.

Для кожного з цих стандартів визначені специфікації фізичного рівня, що визначають середовище передачі даних (коаксіальний кабель, вита пари або оптоволоконний кабель), його параметри, а також методи кодування інформації для передачі по даному середовищу.

Усі методи доступу використовують протоколи рівня керування логічним каналом LLC, описаним у стандарті 802.2. 13

1.6.2. Протокол LLC рівня керування логічним каналом

В основу протоколу LLC покладений протокол HDLC (High-level Data Link Control Procedure), що широко використовується в територіальних мережах.

У відповідності зі стандартом 802.2 рівень керування логічним каналом LLC надає верхнім рівням три типи процедур:

· LLC1 - сервіс без установлення з'єднання і без підтвердження;

· LLC2 - сервіс із установленням з'єднання і підтвердженням;

· LLC3 - сервіс без установлення з'єднання, але з підтвердженням.

Цей набір процедур є загальним для всіх методів доступу до середовища, визначених стандартами 802.3-802.5.

Сервіс без установлення з'єднання і без підтвердження LLC1 дає користувачеві засоби для передачі даних з мінімумом витрат. Звичайно, цей вид сервісу використовуються тоді, коли такі функції як відновлення даних після помилок і впорядкування даних виконуються протоколами вищих рівнів, тому немає потреби дублювати їх на рівні LLC.

Сервіс із установленням з'єднань і з підтвердженням LLC2 дає користувачеві можливість установити логічне з'єднання перед початком передачі будь-якого блоку даних і, якщо це потрібно, виконати процедури відновлення після помилок і впорядкування потоку цих блоків у рамках установленого з'єднання. Протокол LLC2 багато в чому аналогічний протоколам сімейства HDLC (LAP-B, LAP-D, LAP-M), що застосовуються в глобальних мережах для забезпечення надійної передачі кадрів на зашумлених лініях.

У деяких випадках (наприклад, при використанні мереж у системах реального часу, керуючих промисловими об'єктами), коли тимчасові витрати встановлення логічного з'єднання перед відправленням даних неприйнятні, а підтвердження коректності прийому переданих даних необхідно, базовий сервіс без установлення з'єднання і без підтвердження не підходить. Для таких випадків передбачений додатковий сервіс, що називається сервісом без установлення з'єднання, але з підтвердженням LLC3.

Найчастіше в локальних мережах використовуються протоколи LLC1. Це пояснюється тим, що кабельні канали локальних мереж забезпечують низьку імовірність перекручувань біт і втрати кадрів. Тому, використання підвищеної надійності обміну протоколу LLC2 часто приводить до невиправданої надмірності, що тільки сповільнює загальну пропускну здатність стека комунікаційних протоколів. Проте, іноді протокол LLC2 застосовується й у локальних мережах. Так, цей протокол використовується стеком SNA у тому випадку, коли мейнфрейми або мінікомп’ютери IBM взаємодіють через мережі Token Ring. Протокол LLC2 використовується також компанією Hewlett-Packard у тому випадку, коли принтери підключається до мережі Ethernet безпосередньо, за допомогою убудованих мережних адаптерів.

За своїм призначенням всі кадри рівня LLC (підрозділяються на три типи - інформаційні, керуючі і ненумеровані:

· Інформаційні кадри призначені для передачі інформації в процедурах із установленням логічного з'єднання і повинні обов'язково містити поле інформації. У процесі передачі інформаційних блоків здійснюється їхня нумерація в режимі ковзаючого вікна.

· Керуючі кадри призначені для передачі команд і відповідей у процедурах із установленням логічного з'єднання, у тому числі запитів на повторну передачу перекручених інформаційних блоків.

· Ненумеровані кадри призначені для передачі ненумерованих команд і відповідей, що виконують у процедурах без установлення логічного з'єднання передачу інформації, ідентифікацію і тестування LLC-рівня, а в процедурах із установленням логічного з'єднання - встановлення і роз'єднання логічного з'єднання, а також інформування про помилки.

Усі типи кадрів рівня LLC мають єдиний формат (рис. 1.6.1). Вони містять чотири поля:

· адреса точки входу сервісу призначення (Destination Service Access Point, DSAP),

· адреса точки входу сервісу джерела (Source Service Access Point, SSAP),

· керуюче поле (Control)

· поле даних (Data)

Кадр LLC обрамляється двома однобайтовими полями "Прапор", що мають значення 01111110. Прапори використовуються на MAC-рівні для визначення границь блоку. (Відзначимо, що формат кадрів LLC, за винятком поля адреси точки входу сервісу джерела, відповідає форматові кадру HDLC, а також одного з варіантів протоколу HDLC - протоколу LAP-B, що використовується в мережах X.25).

Прапор (01111110)

Адреса точки входу сервісу призначення DSAP

Адреса точки входу сервісу джерела SSAP

Керуюче поле Control

Дані Data

Прапор (01111110)

Рис.1.6.1. Структура LLC-кадру стандарту 802-2

Поле даних кадру LLC призначено для передачі по мережі пакетів протоколів верхніх рівнів - IP, IPX, AppleTalk, DECnet, у рідких випадках - прикладних протоколів, коли ті не користуються мережними протоколами, а вкладають свої повідомлення безпосередньо в кадри канального рівня. Поле даних може бути відсутнім у керуючих кадрах і деяких ненумерованих кадрах.

Поле керування (1 байт) використовується для позначення типу кадру даних - інформаційний, керуючий або ненумерований. Крім цього, у цьому полі вказуються порядкові номери відправлених і успішно прийнятих кадрів, якщо підрівень LLC працює по процедурі LLC2 із установленням з'єднання. Формат поля керування цілком збігається з форматом поля керування кадру LAP-B.

Поля DSAP і SSAP дозволяють указати, який сервіс верхнього рівня пересилає дані за допомогою цього кадру. Програмному забезпеченню вузлів мережі при одержанні кадрів канального рівня необхідно розпізнати, який протокол уклав свій пакет у поле даних кадру, що надійшов, для того, щоб передати витягнутий з кадру пакет потрібному протоколові для наступної обробки. Наприклад, як значення DSAP і SSAP може виступати код протоколу IPX або ж код протоколу покриваючого дерева Spanning Tree.

Між заголовком LLC і полем даних LLC може використовуватися додатковий заголовок, називаний заголовком SNAP (Sub-Area Access Protocol). Додатковий заголовок SNAP використовується для додання більшої упорядкованості при вказівці типу протоколу, що поміщає свою інформацію в поле даних кадру LLC.

Стандарт 802.2 використовує для цієї мети однобайтовые поля DSAP і SSAP, у той час як рання версія протоколу Ethernet, запропонована спільно компаніями Digital, Intel і Xerox (так називана, версія Ethernet DIX), використовувала для цієї мети двобайтовое поле Type, для якого як стандарт де-факто застосовувалися двобайтові коди протоколів мережного рівня, наприклад, 0800 - для протоколу IP і т.п.

Заголовок SNAP також містить двобайтове поле Type, призначення і формат якого збігається за призначенням з полем Type кадру Ethernet DIX. Трибайтовий код організації (OUI) використовується для вказівки тієї організації по стандартизації, що відповідає за числові значення поля Type. Так, числові значення поля Type для заголовка SNAP у випадку використання його в кадрах Ethernet визначає комітет 802.3 IEEE, код якого дорівнює 00 00 00.

Для інших протоколів канального рівня значення кодів поля Type визначають інші організації по стандартизації. Таким чином, при використанні додаткового заголовка SNAP досягається сумісність кадрів 802.3 з кадрами Ethernet DIX по способі кодування пакетів протоколів верхнього рівня, які переносяться у поле даних. У полях DSAP і SSAP при використанні заголовка SNAP містяться значення 170 (десяткове), що говорять про те, що в поле даних кадру LLC вкладений заголовок SNAP. 14

Дата добавления: 2014-01-07